MỤC LỤC
CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.1 Lí do chọn đề tài. 1
1.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài. 2
1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài. 2
1.4 Khả năng ứng dụng vào thực tế. 2
1.5 Mục đích của đề tài 2
1.6 Mục tiêu đã đạt đƣợc. 2
1.7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. 2
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3
2.1 Quy trình ép tem. 3
2.1.1 Máy ép tem cơ sở. 3
2.1.2 Quy trình ép tem bằng tay. 4
2.1.3 Sơ đồ khối các công đoạn ép tem bằng tay. 4
2.2 Yêu cầu và hƣớng giải quyết. 5
2.2.1 Yêu cầu cải tiến. 5
2.2.2 Hƣớng giải quyết. 5
2.3 Phƣơng án điều khiển. 5
2.4 Giới thiệu một số thiết bị đƣợc sử dụng. 6
2.4.1 Thiết bị điều khiển PLC. 6
2.4.1.1 Tổng quan PLC S7-200. 7
2.4.1.2 Phần mềm viết chƣơng trình Step 7 Micro Win. 7
2.4.2 Tổng quan về barcode reader. 9
2.4.2.1 Cấu tạo cơ bản của Barcode reader. 9
2.4.2.2 Nguyên lí hoạt động của barcode. 10
2.4.2.3 Phân loại barcode. 11
2.4.3 Tổng quan về khí nén. 15
2.4.3.1 Ƣu–Nhƣợc điểm của khí nén. 15
2.4.3.2 Các thiết bị khí nén. 16


3.8.1 Sơ đồ động lực 33
3.8.2 Sơ đồ kết nối PLC 33
3.8.3 Thành lập địa chỉ các ngõ vào ra của PLC 34
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 35
4.1 Kết quả. 35
4.2 Một số giấy tờ liên quan 35
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 39
5.1 Kết luận 39
5.2 Hƣớng phát triển 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
Hình 3.15.Cơ cấu ép trên bản vẽ 29
Hình 3.16.Cơ cấu ép trong thực tế 29
Hình 3.17.Đế hộp tem 30
Hình 3.18.Thành hộp tem 30
Hình 3.19.Đế đựng hộp tem 31
Hình 3.20.Hộp tem ngoài thực tế 31
Hình 3.21.Giá cố định barcode 32
Hình 3.22.Khuôn đế lót 32
Hình 3.23.Sơ đồ khí nén 33
Hình 3.24 Sơ đồ kết nối PLC 33
Hình 4.1 Máy ép tem sau khi cải tiến 35

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1- Bảng vùng nhớ của CPU 224 8
Bảng 1.2- Bảng địa chỉ ngõ vào của PLC 34
Bảng 1.3- Bảng địa chỉ ngõ ra của PLC 34
Bảng 1.4- So sánh sản lƣợng trƣớc và sau khi cải tiến 39

1

CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Lí do chọn đề tài.
Đất nƣớc ta trong quá trình tiến tới một nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cùng
với xu hƣớng đó các công ty trong nƣớc ngày càng muốn thay thế lao động thủ

1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài.
Phƣơng pháp quan sát thực tế: nhóm đã có thời gian tiếp cận với quy trình sản
xuất trong công ty Changshin Việt Nam, nghiên cứu các cơ cấu máy móc từ nhiều
nguồn trên Internet cùng với quá trình nghiên cứu thực tế tại công ty đã cho chúng
tôi ý tƣởng thiết kế ra các cơ cấu tay máy. Từ đó tìm ra những công đoạn cần cải
tiến về máy móc để nâng cao năng suất lao động.
1.4 Khả năng ứng dụng vào thực tế.
Dạng sản phẩm này sau khi hoàn tất cải tiến có thể đƣợc ứng dụng rộng rãi trong
các công ty gia công giày trong và ngoài nƣớc.
1.5 Mục đích của đề tài
Dựa vào môi trƣờng làm việc và yêu cầu của công ty đặt ra nhóm đã quan sát
việc ép và canh chỉnh tem bằng tay của ngƣời công nhân. Từ đó lựa chọn giải pháp
và đƣa ra ý tƣởng thiết kế mô hình trên máy và sau đó thì thi công lắp ráp.
Đƣa công nghệ tiên tiến vào dây chuyền sản xuất, thay thế sức lao động thủ
công bằng máy móc, tăng năng suất và chất lƣợng sản phẩm nâng cao chất lƣợng
làm việc của ngƣời công nhân.
1.6 Mục tiêu đã đạt đƣợc.
 Nâng cao tính tự động hóa.
 Nâng cao năng suất lao động.
 Tăng tính kinh tế.
 Tính thẩm mĩ cao.
 An toàn cho ngƣời lao động.
1.7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Tự động hóa trong sản xuất hàng hóa và nâng cao năng suất lao động, cải thiện
chất lƣợng sản phẩm, mang lại lợi nhuận trực tiếp cho công ty Changshin Việt Nam

3

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Quy trình ép tem.

Việc trải qua nhiều công đoạn lựa chọn và canh chỉnh nhƣ vậy tốn khoảng thời
gian 6s/1 sản phẩm và gây mệt mỏi cho ngƣời công nhân trong suốt ca làm việc.
Từ thực tế trên, sau quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và đƣợc sự chấp thuận của
ban lãnh đạo công ty. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành “Cải tiến quy trình làm việc
máy ép tem”.
2.1.3 Sơ đồ khối các công đoạn ép tem bằng tay.

Hình 2.3.Sơ đồ khối làm việc của máy ép tem
5

2.2 Yêu cầu và hƣớng giải quyết.
2.2.1 Yêu cầu cải tiến.
Sau khi cải tiến kỹ thuật máy cần đạt đƣợc những yêu cầu sau:
- Giảm công đoạn canh chỉnh và lựa chọn tem.
- Tỉ lệ sản phẩm lỗi cho phép là 150/1 sản phẩm.
- Thời gian ép của máy bằng ngƣời công nhân lành nghề nhất trong công ty
4s/sản phẩm.
- An toàn cho ngƣời công nhân.
- Nâng cao năng suất.
- Làm việc ổn định.
2.2.2 Hƣớng giải quyết.
Để giải quyết vấn đề đƣợc những yêu cầu do ban lãnh đạo công ty đề ra,
nhóm đã nghiên cứu đã thực hiện các trình tự sau:
- Quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu quá trình ép tem của ngƣời công nhân bằng
thủ công.
- Thu thập tài liệu về việc ép sản phẩm có liên quan.
- Nghiên cứu các cơ cấu, các tài liệu về cơ khí
- Phân tính và chọn một phƣơng án lấy tem và ép hợp lý nhất để xây dựng một
mô hình test.
- Xây dựng bản vẽ thiết kế, quy trình hoạt động của máy.

Ƣu điểm:
- Mềm dẻo và dễ thay thế khi cần thay đổi hệ thống điều khiển.
- Giảm giá thành đối với hệ thống phức tạp.
- Khả năng kết hợp với máy tính cho phép điều khiển các hệ thống tinh vi.
- Khả năng hỗ trợ, xử lí sự cố làm cho việc lập trình dễ dàng và nhanh
chóng.
- Kết cấu chắc chắn và chính xác làm cho hệ thống hoạt động ổn định và
tin cậy.
Nhƣợc điểm:
- Đối với việc điều khiển hệ thống nhỏ thì giá thành hơi cao so với các
phƣơng pháp điều khiển khác.
- Đòi hỏi ngƣời điều khiển cần phải qua đào tạo chuyên môn.
7

2.4.1.1 Tổng quan PLC S7-200.
PLC S7-200 của hãng Simen sản xuất thuộc dòng PLC nhỏ, với ứng dụng
điều khiển tự động đa dạng, nó đƣợc thiết kế nhỏ gọn, lệnh hỗ trợ mạnh cho
trƣơng trình ứng dụng trong điều khiển tự động.
Các dòng CPU của S7-200 bao gồm: CPU 210, CPU 212, CPU 214, CPU
215, CPU 216, CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 224XP, CPU 226.

CPU 224 mang đặc tính chung với dòng PLC S7-200:

Hình 2.4.PLC S7-200 CPU224
- Giao tiếp RS 485.
- Sử dụng chung phần mềm Step 7 Micro Win.
- Kết nối với màn hình HMI OP73, TP 177 (WinCC Flexible).
- Khả năng mở rộng đƣợc 7 moduel.
- Kết nối Simatic net CP 243-2 AS-I.
- Kết nối Simatic net CP 241-1 enthernet.

0 - 15
0 - 14
0 - 12
3
Q
0.0 - 15.7
0 - 15
0 - 14
0 - 12
4
M
0.0 - 31.7
0 - 31
0 - 30
0 - 28
5
SM
0.0 - 549.7
0 - 549
0 - 548
0 - 548
6
T

0 - 255
0 - 255

7
C



0 - 68

13
HSC
0 - 5

Cho phép giám sát hoạt động chƣơng trình của PLC khi chuyển sang
program Status. Dùng để kiểm tra theo dõi chƣơng trình viết cho PLC. Điều
khiển trực tiếp các thông số từ máy tính truyền xuống cho PLC và ngƣợc lại
qua khối Status Chart.
Phần mềm đƣợc hỗ trợ mạnh về khối lệnh tính toán và xử lí số liệu, dễ sử
dụng cho ngƣời lập trình.Step 7 Micro Win cho phép ngƣời dùng viết các
dạng ngôn ngữ sau: STL, Ladder, FBD. Rất dễ cho ngƣời viết trƣơng trình,
cho phép chuyển đổi các ngôn ngữ.
9 Hình 2.5.Giao diện chƣơng trình Step 7 Micro Win
- Thanh tạo file, mở file, lƣu file.
- Thanh biên dịch (compile và compile all) biên dịch chƣơng trình trƣớc khi
đổ chƣơng trình xuống PLC.
- Thanh lấy chƣơng trình và đổ chƣơng trình cho PLC (upload và dowmload).
- Thanh cho chạy và dừng chƣơng trình (run and stop). Cho phép PLC hoạt
động.
- Thanh xem trạng thái hoạt động của chƣơng trình viết cho PLC (program
status).

2.4.2.2 Nguyên lí hoạt động của barcode.
Các máy quét barcode bắn ra 1 chùm tia sáng, thƣờng là màu đỏ. Nếu nó rơi
vào một vùng sáng, thì một con số zero đƣợc đọc. Còn nếu nó rơi vào một vùng
tối, thì máy sẽ nhận dạng là con số 1. Nhƣ vậy, việc quét barcode sẽ phát ra 1
chuỗi gồm những con số zero và 1. Chuỗi này sẽ tƣợng trƣng cho các kí tự hoặc
11

các kí tự số đã đƣợc mã hóa và đƣợc truyền vào bộ giải mã. Bộ giải mã có thể là
phần cứng có Firmware, hoặc cũng có thể là phần mềm đƣợc cài vào máy tính.
Khi chuỗi 0 và 1 đƣợc đƣa vào bộ giải mã đƣợc nhận dạng là một loại barcode
nào đó, thì nó sẽ đƣợc biên dịch thành mã số ban đầu và một tiếng “bíp” sẽ báo
hiệu. Còn bằng ngƣợc lại máy sẽ không báo hiệu gì cả và không có mã số nào
đƣợc hiển thị vì tín hiệu thu đƣợc không nằm trong các loại barcode đƣợc lập
trình sẵn trong Firmware của phần cứng hoặc trong Software của phần mềm.
Thông thƣờng hầu hết các loại barcode scanner có mặt trên thị trƣờng đều có
sẵn bộ giải mã bên trong và ta không cần phải lập trình để giải mã barcode.
Đặc điểm của scanner quang học là các vạch càng cao thì góc quét càng lớn và
khả năng đọc mã vạch càng cao. Vạch càng thấp thì chùm tia sáng đập vào nó
càng ít và khả năng đọc mã vạch càng thấp.
2.4.2.3 Phân loại barcode.
Phân loại theo công nghệ: đƣợc phân chia làm 2 loại:
- CCD Scanne: Các máy quét theo công nghệ CCD nói chung đáng tin cậy và
rất bền. Khuyết điểm của nó là chỉ quét trên bề mặt phẳng với cự li gần, không
quét đƣợc theo chiều cong nhƣ các loại dán trên chai, nhƣng bù lại giá thành của
CCD Scanner rẻ hơn nhiều so với loại laser scanner.
- Laser scanne: Các máy quét dùng tia sáng laser cho ra tia sáng rất mạnh cắt
ngang bề mặt barcode. Ƣu điểm của máy quét dùng tia laser là quét rất nhạy,
chính xác, có thể quét trên bề mặt cong và có khả năng quét tầm xa. Nhƣợc điểm
không bền bằng máy quét CCD vì máy quét laser dùng mắt đọc tia laser tƣơng tự
nhƣ mắt đọc của đầu đĩa. Sau 1 thời gian đọc có giới hạn, mắt đọc có thể bị yếu

theo máy để setup. Loại RS-232 cũng sử dụng một chƣơng trình giải mã barcode
bên trong tuy nhiên ta không thu đƣợc tín hiệu dạng văn bản từ giao diện RS-
232. Nếu sử dụng một máy quét qua cổng COM để quét mã vạch mà không có
phần mềm gì đặc biệt, ta chỉ nghe một tiếng “bíp” và không thu đƣợc gì cả. Điều
này làm cho nhiều ngƣời lầm tƣởng máy chƣa có phần mềm để giải mã barcode.
Nhƣng thực ra máy quét đã giải mã rồi. Vấn đề là tín hiệu thu đƣợc từ cổng
COM không xuất ra đƣợc dƣới dạng văn bản để có thể hiển thị đƣợc mã số. Do
đó trong trƣờng hợp này, một chƣơng trình chuyển đổi tín hiệu sẽ đƣợc viết. Nếu
bạn là nhà lập trình thì đây chính là công đoạn mà bạn cần phải thực hiện.
Thƣờng các loại máy quét để bàn và các loại máy quét 2-D hay sử dụng cổng
RS-232.
13

- Loại dùng cổng USB: Cũng giống nhƣ dùng cổng Keyboard, máy quét mã
vạch dùng cổng USB không cần dùng nguồn điện phụ trợ 5VDC từ bên ngoài,
mà nguồn điện này lấy trực tiếp từ cổng nối USB với cƣờng độ dòng điện lên đến
500mA. Dùng cổng USB có thể cắm thẳng thiết bị vào máy tính mà không cần
phải shutdown máy, tốc độ truyền dữ liệu nhanh và dữ liệu quét cũng có thể đƣa
thẳng vào các phần mềm văn bản thông dụng nhƣ trƣờng hợp máy quét dùng
cổng keyboard.
Phân loại theo cấu tạo: Tùy theo môi trƣờng sử dụng và cách thức sử dụng
mà các nhà chế tạo ra máy quét barcode có nhiều chủng loại barcode scanner
khác nhau nhƣ dạng để bàn, dạng cầm tay, dạng không dây, dạng đọc thẻ mã
vạch, dạng kéo thẻ Dƣới đây là 1 số dạng thông dụng:
- Dạng cầm tay: Dạng cầm tay thƣờng đƣợc sử dụng trong các cửa hàng bán
lẻ, trong nhà sách, dùng để kiểm tra khi in mã vạch. Dạng cầm tay có cả 2 dạng
là CCD scanner và laser scanner và thƣờng là loại tuyến tính. Tuy nhiên cũng có
dạng cầm tay 2-D có thể quét đƣợc mã vạch 2 chiều. Đa số các loại Handheld
Scanner đều có kèm theo chân đứng và giá đỡ, do đó dạng cầm tay có thể để bàn
đƣợc nhƣ thƣờng. Dạng cầm tay là loại scanner rẻ tiền nhất trong số tất cả chủng

kiểm tra sản phẩm. Dạng này có độ chính xác rất cao, đƣợc thiết kế treo giống
nhƣ đèn sân khấu. Chùm tia sáng phát ra có nhiều miền quét rất sâu và phủ rộng,
có thể quét cùng lúc nhiều loại mã vạch trong vùng phủ sáng. Đƣợc sủ dụng chủ
yếu cho các khu công nghiệp, các xí nghiệp sản xuất hàng hóa trên băng chuyền.
15 Hình 2.7.Sơ đồ giải thuật cấu hình barcode
2.4.3 Tổng quan về khí nén.
2.4.3.1 Ƣu–Nhƣợc điểm của khí nén.
Ƣu điểm:
Không yêu cầu cao đặc tính kĩ thuật của nguồn năng lƣợng: 3-8bar
Có khả năng chịu quá tải lớn.
Có độ tin cậy khá cao, ít trục trặc kĩ thuật.
Tuổi thọ làm việc cao.
Có khả năng truyền tải năng lƣợng đi xa.
Do trọng lƣợng các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ,
hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn nên truyền động có thể đạt
đƣợc vận tốc cao.
Tính đồng nhất năng lƣợng giữa cơ cấu chấp hành và các phần tử chức
năng báo hiệu, điều khiển nên làm việc an toàn trong môi trƣờng dễ cháy
nổ và đảm bảo môi trƣờng làm việc sạch sẽ.
Nhƣợc điểm:
Thời gian đáp ứng chậm so với các thiết bị điện tử.
16

Lực truyền tải trọng thấp.
Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh.
Dòng khí xả gây ra tiếng ồn.
Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh hơn so với mạch điện tử, chỉ điều

Xylanh đƣợc chia làm 2 loại: Xylanh lực và xylanh quay. Trong xylanh lực,
chuyển động tƣơng đối giữa pitton với xylanh là chuyển động tịnh tiến.
Xylanh lực gồm: Xylanh đơn và xylanh đôi. Hình 2.9.Xylanh đơn. Hình 2.10.Xylanh đôi.

Hình 2.11.Cấu tạo bên trongcủa xylanh
Lực đẩy trên cần pitton đƣợc tính theo công thức:
F= A.P
g
– F
f
– F
s
(2.1)
Trong đó:
F [N]: Lực tác dụng lên pitton.
D [cm]: Đƣờng kính pitton.
A [cm
2
]: Diện tích pitton.
P
g
[bar]: Áp suất khí nén trong xylanh.
F
g
[N]: Lực ma sát phụ thuộc vào chất lƣợng bề mặt giữa pitton và
xylanh, vận tốc chuyển động lên pitton lên loại vòng đệm.
F


Hình 2.13 Kí hiệu van tiết lƣu một chiều
1.Ngõ ra ; 2. Ngõ vào
2.4.3.5 Van điện từ.
Là thiết bị trung gian điều khiển xylanh hoạt động mỗi khi cuộn coil điện từ
đƣợc kích dẫn.
19

Dùng để điều khiển hoạt động của xylanh.
Điện áp hoạt động: 24VDC.
Loại van 5/2, một cuộn coil.

Hình 2.14.Van điện 5/2.

20